CN113700447A - 一种用于井下钻孔的智能除尘系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于井下钻孔的智能除尘系统及方法，适用于煤矿井下钻孔打眼过程中产生的粉尘进行除尘，智能除尘系统由信息采集系统、信息处理系统信息控制系统组成，信息采集系统实时采集监测钻孔打眼现场环境的粉尘浓度，钻机电动机温度以及振动频率并将信息实时反馈给信息处理系统。信息处理系统接收信息并将指令下达至信息控制系统。信息控制系统接收信息处理系统下达的指令，根据钻头的位置调整降尘罩的位置和大小，实现在钻孔打眼过程中降尘的目的。本发明三部分配合运行、循环修正实现在矿井下进行钻孔打眼时进行有效除尘，确保了作业人员安全工作。
Description
本发明涉及的一种用于井下钻孔的智能除尘系统，适用于煤矿井下钻孔打眼过程中产生的粉尘浓度超过国家标准（≥10mg/m3）时精确智能除尘，确保作业人员安全工作，是一种用于矿井钻孔打眼过程中的智能除尘系统。
背景技术
目前瓦斯的防治已经是煤矿最主要的任务，它不仅关系到人们的生命财产安全，也关系到社会的稳定，在钻孔打眼过程中会产生大量的粉尘，严重影响到工人的生命财产安全。
在煤矿开采过程中需要用到大型机械设备配合作业，而机械设备在钻孔、打眼爆破、掘进隧道的过程中均会对煤矿及岩石层进行粉碎，煤矿及岩石被粉碎成细小颗粒状固体漂浮在空中，即成为粉尘。随着矿井开采规模的不断扩大，机械化作业的水平及效率越来越高，粉尘的含量及浓度也越来越高，当煤矿粉尘浓度临近爆炸浓度时，极易产生爆炸事故，对人身财产安全造成严重威胁，因此，煤矿企业在开采工作中一定要对粉尘进行根本治理，才能为开采人员及财产安全提供有力保障。
目前，国内常用的井下钻孔除尘装置主要为干式除尘，且均未实现智能化远程控制。该传统除尘系统由于体积庞大在井下移动时极不方便，并且成本昂贵，一旦损坏，配件更换既耗时，又昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种用于矿井井下钻孔打眼的智能除尘系统，适用于煤矿井下钻孔打眼过程中产生的粉尘浓度超过国家标准（≥10mg/m3）时，精确智能对工作环境进行除尘，确保作业人员安全作业。
一种用于井下钻孔的智能除尘系统，由信息采集系统(a)、信息处理系统(b)、信息控制系统(c)三部分组成。所述信息采集系统(a)由粉尘传感器（1）、温度传感器(2)、振动监测分析仪(9)构成，信息采集系统(a)实时采集监测钻孔打眼现场环境的粉尘浓度、钻机电动机温度以及振动频率并将信息实时反馈给信息处理系统(b)。信息处理系统(b)由CPU处理器(3)构成，信息处理系统(b)负接收信息并将指令下达至信息控制系统(c)。信息控制系统(c)由开关、集尘罩(5)、集尘筒(6)、收尘管(7)、除尘设备(8)构成，信息控制系统(c)接收信息处理系统下达的指令并根据钻头的位置调整集尘罩(5)的位置和大小，实现在钻孔打眼过程中降尘的目的。
一种用于井下钻孔的智能除尘方法，包括下述步骤：
1）开启钻机，启动系统；
2）钻孔时，煤屑被吹至孔口后，大粒径的煤尘受重力作用而沉降，小粒径粉尘因重力小而扩散，集尘罩(5)将扩散的粉尘控制在一定范围内，启动粉尘浓度传感器(1)；
3）将采集到的粉尘浓度信息传输到信息处理系统(b)，CPU处理器(3)对其进行信息判断，确定粉尘浓度是否超过标准。
Ⅰ、若粉尘浓度传感器(1)检测到粉尘浓度达到10mg/m3，则转向步骤4；
Ⅱ、若粉尘浓度传感器(1)检测到的粉尘浓度低于10mg/m3,则继续对粉尘浓度进行检测；
4）根据粉尘的浓度大小，除尘设备(8)中的叶轮在防爆电机带动下产生相应大小的负压经过收尘管吸入含尘气流，进水管出水由螺旋防堵塞喷嘴喷至叶轮形成水膜，一次捕捉吸入粉尘；经过四重粉尘捕捉，三重脱水作用，实现了按照粉尘浓度大小高效除尘和充分脱水；
5）除尘设备(8)在启动过程中，温度传感器(2)和振动监测分析仪(9)启动，监测钻机和除尘设备(8)的电动机在运行过程中是否发生异常。
Ⅰ、若温度报警器(2)和振动监测分析仪(9)发出警报或出现异常情况，则将信息传输给信息处理系统(b)，CPU处理器(3)指令下达给信息控制系统(c)的开关。使开关关闭。系统停止工作。
Ⅱ、若温度报警器(2)和振动监测分析仪(9)无异常情况发生，表明系统暂时正常工作，则继续监测。
本发明中除尘设备(8)的叶轮在防爆电机带动下产生相应大小的负压经过收尘管吸入含尘气流，进水管出水由螺旋防堵塞喷嘴喷至叶轮形成水膜，一次捕捉吸入粉尘；经过四重粉尘捕捉，三重脱水作用，实现了按照粉尘浓度大小高效除尘和充分脱水。
本发明通过三部分配合运行、循环修正,实现了在矿井下进行钻孔打眼时能够高效除尘，确保了作业人员安全作业。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图2是本发明信息采集系统系统图；
图3是本发明与除尘设备连接部分钻机的示意图
其中：1---粉尘传感器；2---温度传感器；3---CPU处理器；4---开关；5---集尘罩；6---集尘筒；7---收尘管；8---除尘设备；9---振动监测分析仪。
具体实施方式
一种用于井下钻孔的智能除尘系统，由信息采集系统(a)、信息处理系统(b)、信息控制系统(c)三部分组成。所述信息采集系统(a)由粉尘传感器（1）、温度传感器(2)、振动监测分析仪(9)构成，信息采集系统(a)实时采集监测钻孔打眼现场环境的粉尘浓度、钻机电动机温度以及振动频率并将信息实时反馈给信息处理系统(b)。信息处理系统(b)由CPU处理器(3)构成，信息处理系统(b)负接收信息并将指令下达至信息控制系统(c)。信息控制系统(c)由开关、集尘罩(5)、集尘筒(6)、收尘管(7)、除尘设备(8)构成，信息控制系统(c)接收信息处理系统下达的指令并根据钻头的位置调整集尘罩(5)的位置和大小，实现在钻孔打眼过程中降尘的目的。
一种用于井下钻孔的智能除尘方法，包括如下步骤：
1）开启钻机，钻头、钻杆开始旋转；
2）钻孔时，煤屑被吹至孔口后，大粒径的煤尘受重力作用而沉降，小粒径粉尘因重力小而扩散，集尘罩(5)将扩散的粉尘控制在一定范围内，启动粉尘浓度传感器(1)；
3）将采集到的粉尘浓度信息传输到信息处理系统(c)，CPU处理器(3)对其进行信息判断，确定粉尘浓度是否超过标准。
Ⅰ、若粉尘浓度传感器(1)检测到粉尘浓度达到10mg/m3，则转向步骤4；
Ⅱ、若粉尘浓度传感器(1)检测到的粉尘浓度低于10mg/m3,则继续对粉尘浓度进行检测；
4）根据粉尘的浓度大小，除尘设备(8)中的叶轮在防水电机带动下产生高负压经过集尘筒（6）收尘管(7)吸入含尘气流，进水管出水由螺旋防堵塞喷嘴喷至叶轮前端布水盘形成水膜，一次捕捉吸入粉尘；经过四重粉尘捕捉，三重脱水作用，实现了高效除尘和充分脱水；
5）除尘设备(8)在启动过程中，温度传感器(2)和振动监测分析仪(9)启动，监测钻机和除尘设备(8)的电动机在运行过程中是否发生异常。
Ⅰ、若温度报警器和振动监测分析仪(9)发出警报或出现异常情况，则将信息传输给信息处理系统(b)，CPU处理器(3)指令下达给信息控制系统(c)的开关(4)。使开关(4)关闭。系统停止工作。
Ⅱ、若温度报警器(2)和振动监测分析仪(9)无异常情况发生，表明系统暂时正常工作，则继续监测。
Claims (5)
1.一种用于井下钻孔的智能除尘系统，其特征在于：它由信息采集系统(a)、信息处理系统(b)、信息控制系统（c）构成，信息采集系统(a)由粉尘传感器(1)、温度传感器(2)、振动监测分析仪(9)构成；信息处理系统（b）由CPU处理器(3)构成；所述的CPU处理器(3)与粉尘传感器(1)、温度传感器(2)、振动监测分析仪(9)、开关(4)相连；信息控制系统（c）由开关(4)、集尘罩(5)、集尘筒（6）收尘管(7)、除尘设备(8)构成；信息采集系统(a)实时采集监测钻孔打眼现场环境的粉尘浓度、钻机电动机温度以及振动频率并将信息实时反馈给信息处理系统；所述粉尘传感器(1)采集钻孔打眼过程中粉尘的浓度信息；温度传感器(2)采集钻孔打眼过程中钻机电动机和除尘设备的防爆电机的温度信息；振动监测分析仪(9)采集钻孔打眼过程中钻机电动机和除尘设备(8)的防爆电机的振动频率信息；信息处理系统(b)接收信息并将指令下达至信息控制系统(c)；信息控制系统(c)接收信息处理系统下达的指令并根据钻头的位置调整降尘罩的位置和大小，实现钻孔打眼过程中高效降尘的目的。
2.根据权利要求1所述的一种用于井下钻孔的智能除尘系统，其特征在于：所述的CPU处理器(3)接收信息采集系统(a)所采集的粉尘浓度、电动机温度、电动机振动频率的信息，根据信息对信息控制系统(c)中的开关下达指令。
3.根据权利要求1所述的一种用于井下钻孔的智能除尘系统，其特征在于：所述的集尘罩(5)根据钻孔打眼过程中产生的粉尘浓度及扩散范围调整集尘罩(5)的位置和大小将粉尘控制在一定范围内。
4.根据权利要求1所述的一种用于井下钻孔的智能除尘系统，其特征在于：所述的收尘管(7)收集集尘罩(5)收集起来的粉尘，连接钻机和除尘设备(8)。
5.根据权利要求1所述一种用于井下钻孔的智能除尘系统，其特征在于除尘方法包括下述步骤：
1）开启钻机，启动系统；
2）钻孔时，煤屑被吹至孔口后，大粒径的煤尘受重力作用而沉降，小粒径粉尘因重力小而扩散，集尘罩将扩散的粉尘控制在一定范围内，启动粉尘浓度传感器；
3）将采集到的粉尘浓度信息传输到信息处理系统，CPU处理器对其进行信息判断，确定粉尘浓度是否超过标准：
Ⅰ、若粉尘浓度传感器检测到粉尘浓度达到10mg/m3，则转向步骤4）；
Ⅱ、若粉尘浓度传感器检测到的粉尘浓度低于10mg/m3,则继续对粉尘浓度进行检测；
4）根据粉尘的浓度大小，除尘设备中的叶轮在防爆电机带动下产生相应大小的负压经过收尘管吸入含尘气流，进水管出水由螺旋防堵塞喷嘴喷至叶轮形成水膜，一次捕捉吸入粉尘；经过四重粉尘捕捉，三重脱水作用，实现了按照粉尘浓度大小高效除尘和充分脱水；
5）除尘设备在启动过程中，温度传感器和振动监测分析仪启动，监测钻机和除尘设备的电动机在运行过程中是否发生异常：
Ⅰ、若温度报警器和振动监测分析仪发出警报或出现异常情况，则将信息传输给信息处理系统，CPU处理器指令下达给信息控制系统的开关，使开关关闭，系统停止工作；
Ⅱ、若温度报警器和振动监测分析仪无异常情况发生，表明系统暂时正常工作，则继续监测。
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